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第1章 绪论1

1.1 概述1

1.2 结构抗震性能的研究方法2

1.3 钢结构滞回性能的研究现状3

1.4 本书的目的、研究方法和研究内容3

参考文献4

第2章 钢构件滞回性能的有限元分析5

2.1 八节点超参数壳体单元坐标和位移函数5

2.2 几何矩阵7

2.3 应力和应变关系在整体和局部坐标间的转换9

2.4 单元刚度矩阵10

2.5 Kirchhoff应力和Cauchy应力的转换11

2.6 等效节点力12

2.7 建筑用钢材的混合强化本构关系13

2.7.1 小变形下的本构关系13

2.7.2 大变形下的本构关系16

2.8 弹塑性各向异性损伤—混合强化本构关系17

2.8.1 损伤材料的弹性本构方程17

2.8.2 损伤混合强化规律19

2.8.3 小变形弹塑性各向异性损伤本构关系20

2.8.4 损伤演化方程21

2.8.5 大变形弹塑性各向异性损伤本构关系23

2.9 非线性有限元方程的求解及计算程序23

2.9.1 位移增量法24

2.9.2 应力、应变关系的求解25

2.9.3 强化参数H的确定27

2.9.4 数值积分的选择27

2.9.5 残余应力及初始几何缺陷的处理28

2.9.6 程序框图29

2.10 计算程序精度验证31

2.10.1 板壳大挠度弯曲问题31

2.10.2 板壳屈曲问题32

2.10.3 应变反向加载33

2.10.4 箱形载面轴心受力构件单调加载34

2.10.5 钢构件滞回性能35

2.10.6 压弯构件的弹塑性弯扭屈曲40

参考文献42

第3章 梁柱全焊刚性连接滞回性能的有限元分析44

3.1 弹塑性同性损伤本构关系44

3.1.1 损伤变量与有效应力44

3.1.2 损伤演化方程45

3.1.3 考虑损伤和几何非线性的有限元方程47

3.2 20节点空间等参元的几何特性及矩阵分析48

3.2.1 节点坐标和位移48

3.2.2 几何矩阵49

3.2.3 单元刚度矩阵50

3.2.4 等效节点力的计算50

3.3 非线性有限元方程的求解51

3.4 计算程序精度验证51

参考文献54

第4章 梁柱高强度螺栓连接的有限元模拟55

4.1 接触问题的基本求解方法55

4.2 ANSYS有限元建模55

4.3 算例验证57

参考文献66

第5章 四边简支板受面内拉压循环荷载68

5.1 分析参数设计68

5.2 短板69

5.3 长板70

参考文献71

第6章 箱形截面短柱受拉压循环荷载72

6.1 分析参数设计72

6.2 方管截面短柱73

6.2.1 滞回曲线73

6.2.2 强震下的板件宽厚比限值74

6.3 矩形管截面短柱76

6.4 小结76

参考文献77

第7章 箱形截面短柱受常轴力、循环弯矩78

7.1 分析参数设计78

7.2 滞回曲线80

7.3 参数影响分析81

7.3.1 翼缘宽厚比82

7.3.2 腹板高厚比82

7.3.3 轴压比82

7.4 抗震设计建议83

7.5 试验研究84

7.5.1 试件设计及试验方案85

7.5.2 试验结果及分析85

7.5.3 试验结果对抗震设计建议适用性的验证93

7.6 小结94

参考文献94

第8章 方管形截面支撑杆受拉压循环荷载96

8.1 加载方式96

8.2 残余应力的影响96

8.3 模拟试件设计97

8.4 滞回曲线的规律与特征98

8.4.1 滞回曲线98

8.4.2 包络线分析100

8.4.3 单调加载曲线101

8.4.4 支撑滞回曲线的基本特征101

8.5 边界条件的影响102

8.6 强度与延性103

8.7 强震下构件的板件宽厚比限值106

8.8 小结107

参考文献108

第9章 工字形截面支撑杆受拉压循环荷载109

9.1 分析参数及试件设计109

9.2 滞回曲线110

9.3 各种参数对滞回性能的影响112

9.3.1 翼缘板宽厚比112

9.3.2 长细比113

9.3.3 尺寸效应113

9.4 强度与延性113

9.5 强震下板件宽厚比限值116

9.6 小结118

参考文献119

第10章 工字形截面梁120

10.1 分析参数设计120

10.2 平面外长细比的影响122

10.3 翼缘宽厚比的影响127

10.4 腹板高厚比的影响128

10.5 残余应力的影响129

10.6 抗震设计建议130

10.7 小结133

参考文献133

第11章 工字形截面偏压构件135

11.1 分析参数设计135

11.2 滞回性能137

11.3 各种参数的影响138

11.3.1 翼缘宽厚比138

11.3.2 腹板高厚比139

11.3.3 轴压比139

11.3.4 构件长细比139

11.4 小结140

参考文献140

第12章 工字形截面压弯构件142

12.1 分析参数设计142

12.2 滞回性能143

12.3 分析参数对滞回性能的影响144

12.3.1 翼缘宽厚比的影响144

12.3.2 腹板高厚比的影响145

12.3.3 轴压比的影响146

12.3.4 平面外长细比的影响146

12.4 压弯构件轴压比和长细比的相关性146

12.5 抗震设计建议147

12.6 小结148

参考文献148

第13章 梁柱全焊刚性连接150

13.1 试件设计150

13.1.1 CWT系列试件151

13.1.2 DB系列试件151

13.1.3 BFT系列试件152

13.1.4 CFT系列试件152

13.1.5 CFW系列试件152

13.1.6 SPAN系列试件152

13.1.7 NC系列试件153

13.1.8 WM系列试件153

13.1.9 MST系列试件153

13.1.10 NBB试件153

13.2 单元划分153

13.3 材料模型154

13.4 加载制度154

13.5 计算结果154

13.6 对计算结果的分析159

13.6.1 梁柱连接的应力分析159

13.6.2 损伤分析162

13.6.3 节点域厚度的影响162

13.6.4 梁高的影响164

13.6.5 梁翼缘厚度的影响165

13.6.6 柱翼缘厚度的影响165

13.6.7 柱翼缘宽度的影响166

13.6.8 高跨比的影响166

13.6.9 柱轴力的影响166

13.6.10 焊缝强度的影响167

13.6.11 钢材强度的影响167

13.6.12 损伤的影响168

13.6.13 循环荷载的影响169

13.6.14 焊接衬板的影响169

13.7 试验研究一172

13.7.1 材性试验172

13.7.2 焊接刚性梁柱连接的循环加载试验180

13.7.3 试验结果分析184

13.8 试验研究二185

13.8.1 试件设计185

13.8.2 试验方案188

13.8.3 试验结果188

13.8.4 试验结果分析193

13.8.5 影响试件性能的主要因素195

13.9 小结195

参考文献196

第14章 梁柱栓焊刚性连接198

14.1 分析参数设计198

14.1.1 节点域厚度198

14.1.2 柱轴压力198

14.1.3 高强度螺栓预拉力及摩擦面抗滑移系数198

14.1.4 梁高度（HB系列）199

14.1.5 梁翼缘厚度（TBF系列）199

14.1.6 柱翼缘厚度（TCF系列）199

14.1.7 柱翼缘宽度（WCF系列）199

14.1.8 梁剪跨比（SPAN系列）200

14.1.9 焊缝屈服强度（WM系列）200

14.1.10 梁钢材屈服强度（BM系列）200

14.1.11 梁腹板开口形状200

14.1.12 焊接衬板处理方法（MBB系列）201

14.2 连接受力性能及断裂分析201

14.2.1 沿梁长度方向应力发展201

14.2.2 梁腹板切角断面的应力分析202

14.2.3 对接焊缝断面的应力203

14.3 参数影响分析204

14.3.1 柱轴力的影响204

14.3.2 高强度螺栓预拉力及摩擦面抗滑移系数的影响204

14.3.3 梁高的影响205

14.3.4 梁翼缘厚度的影响205

14.3.5 柱翼缘厚度的影响205

14.3.6 柱翼缘宽度的影响205

14.3.7 梁剪跨比的影响205

14.3.8 焊缝屈服强度的影响206

14.3.9 梁钢材屈服强度的影响206

14.3.10 对接焊缝处梁腹板洞口形状的影响206

14.3.11 焊接衬板处理方法的影响206

14.4 试验研究207

14.4.1 试件设计及试验方案207

14.4.2 试验结果及分析209

14.4.3 试验结果的数值模拟211

14.5 小结213

参考文献214

第15章 改进型梁柱连接216

15.1 “骨式”节点216

15.1.1 分析参数设计216

15.1.2 各参数的影响217

15.1.3 连接受力性能分析217

15.2 焊接盖板节点218

15.2.1 分析参数设计219

15.2.2 各种参数的影响219

15.2.3 连接受力性能分析219

15.3 焊接梁腋节点222

15.3.1 分析参数设计222

15.3.2 各种参数的影响223

15.3.3 连接受力性能分析223

15.4 加腋节点试验研究226

15.4.1 加腋节点设计及试验方案226

15.4.2 试验结果及分析227

15.5 小结231

参考文献233

第16章 梁柱端板式连接235

16.1 分析参数设计236

16.1.1 试件设计236

16.1.2 材料参数241

16.1.3 单元划分及边界条件242

16.1.4 加载制度及破坏准则242

16.2 连接受力性能分析243

16.2.1 单向加载性能243

16.2.2 循环加载性能244

16.3 各种参数的影响247

16.3.1 螺栓直径、级别与排列方式247

16.3.2 端板厚度及加劲肋249

16.3.3 端板宽度252

16.3.4 节点域板厚及加劲肋252

16.3.5 柱的轴压比255

16.3.6 柱翼缘尺寸255

16.3.7 梁端剪力257

16.3.8 梁截面高度258

16.3.9 螺栓预拉力258

16.3.10 钢材牌号259

16.4 试验研究259

16.4.1 试件设计及试验方案259

16.4.2 试验结果及分析261

16.4.3 试验结果与模拟结果的对比264

16.5 端板连接节点设计265

16.5.1 螺栓265

16.5.2 端板267

16.5.3 节点域268

16.5.4 柱翼缘268

16.5.5 构造269

16.5.6 弯矩转角关系270

16.6 小结272

参考文献273

第17章 带悬臂梁段拼接的梁柱连接275

17.1 分析试件设计275

17.2 连接受力性能分析277

17.3 各种参数的影响285

17.3.1 拼接方式285

17.3.2 设计方法286

17.3.3 抗滑移系数（U和UR系列试件）287

17.3.4 螺栓预拉力289

17.3.5 螺栓级别（BG、BGR系列试件）290

17.3.6 螺栓直径（BD、BDR系列试件）291

17.3.7 翼缘拼接板厚度293

17.3.8 腹板拼接板厚度294

17.3.9 翼缘螺栓数量294

17.3.10 腹板螺栓数量294

17.3.11 翼缘螺栓间距295

17.3.12 腹板螺栓间距295

17.3.13 梁翼缘厚度295

17.3.14 梁腹板厚度297

17.3.15 梁截面高度297

17.3.16 梁剪跨比298

17.3.17 拼接位置298

17.3.18 柱翼缘厚度299

17.3.19 柱腹板厚度299

17.3.20 柱轴力300

17.4 试验研究301

17.4.1 试件设计及试验方案301

17.4.2 材性及连接抗滑移系数试验304

17.4.3 梁柱连接试验结果及分析307

17.4.4 试验结果与有限元模拟结果的对比310

17.5 抗震设计建议313

17.6 小结314

参考文献314

第18章 梁腹板双角钢与柱抗剪连接316

18.1 分析参数设计316

18.2 有限元模型321

18.3 连接受力性能分析323

18.4 各种参数的影响329

18.4.1 连接抗滑移系数330

18.4.2 螺栓预拉力331

18.4.3 螺栓级别和直径332

18.4.4 螺栓中心线到与梁连接角钢肢背距离334

18.4.5 梁剪跨比335

18.4.6 柱翼缘厚度335

18.4.7 梁高度337

18.4.8 螺栓数量337

18.4.9 角钢厚度338

18.4.10 角钢长度339

18.4.11 连接方法340

18.4.12 角钢材性345

18.5 试验研究346

18.5.1 试件设计及试验方案346

18.5.2 试验结果与模拟结果的对比347

18.5.3 试验结果及分析348

18.6 小结349

参考文献350

第19章 梁与柱腹板连接352

19.1 分析参数设计352

19.1.1 有限元模拟试件设计352

19.1.2 试件材料参数的选取353

19.1.3 BASE试件353

19.1.4 TCF系列试件353

19.1.5 WCF系列试件354

19.1.6 DB系列试件354

19.1.7 TBF系列试件354

19.1.8 NC系列试件355

19.1.9 CPL系列试件355

19.1.10 FSCP系列试件355

19.1.11 PT系列试件355

19.1.12 UF系列试件356

19.1.13 STRM系列试件356

19.1.14 STRW系列试件356

19.1.15 LB系列试件356

19.1.16 CPT系列试件356

19.1.17 HCW系列试件357

19.1.18 SBW系列试件357

19.1.19 DC系列试件357

19.1.20 RBS系列试件358

19.2 连接受力性能分析358

19.2.1 滞回性能359

19.2.2 梁柱腹板连接节点的应力分析360

19.3 各种参数对连接滞回性能的影响371

19.3.1 柱翼缘（节点域）厚度371

19.3.2 柱翼缘宽度375

19.3.3 梁截面高度375

19.3.4 梁翼缘厚度376

19.3.5 柱轴力377

19.3.6 连接板长度377

19.3.7 柱加劲肋378

19.3.8 高强度螺栓预拉力378

19.3.9 连接抗滑移系数378

19.3.10 钢材屈服强度378

19.3.11 焊缝强度379

19.3.12 梁剪跨比379

19.3.13 连接板厚度379

19.3.14 梁腹板开口形状380

19.3.15 焊接衬板处理方法380

19.3.16 节点双向弯曲380

19.3.17 梁端削弱（骨式连接）382

19.4 小结383

参考文献386

第20章 偏心支撑387

20.1 偏心支撑钢框架滞回性能的有限元分析387

20.1.1 有限元模型387

20.1.2 壳单元交界处节点位移的协调388

20.1.3 梁单元与曲壳单元的连接390

20.1.4 程序框图392

20.1.5 算例验证393

20.2 单斜杆偏心支撑394

20.2.1 分析参数设计394

20.2.2 耗能梁段受力性能分析399

20.2.3 各种参数对滞回性能的影响401

20.3 K形偏心支撑405

20.3.1 分析参数设计406

20.3.2 耗能梁段受力性能分析407

20.3.3 各种参数的影响407

20.4 Y形偏心支撑412

20.4.1 分析参数设计412

20.4.2 耗能梁段受力性能分析413

20.4.3 各种参数的影响414

20.5 小结419

20.5.1 本文结论419

20.5.2 抗震对策和设计建议420

参考文献421

第21章 钢框架—内填钢筋混凝土剪力墙结构422

21.1 SRCW结构体系的研究状况422

21.1.1 试验研究422

21.1.2 结构分析方法424

21.1.3 数值模拟425

21.1.4 SRCW结构体系研究有待解决的问题425

21.2 半刚性连接钢框架—内填RC剪力墙结构滞回性能试验426

21.2.1 试件原结构设计426

21.2.2 试验试件设计426

21.2.3 加载方案429

21.2.4 试验结果分析429

21.3 试件的塑性破坏机构分析443

21.4 结构滞回性能有限元分析448

21.4.1 材料的本构关系（平面应力问题）448

21.4.2 有限元模型456

21.5 结构滞回性能有限元模拟结果及分析459

21.5.1 本文试件滞回性能模拟459

21.5.2 不同设计参数对结构滞回性能的影响466

21.5.3 有限元模拟分析结论477

21.5.4 本文有限元模拟存在的不足和研究建议477

21.6 小结478

参考文献478